托卡马克中快波电流驱动下全波方程的数值求解

计算物理 ›› 2012, Vol. 29 ›› Issue (3): 375-382.

托卡马克中快波电流驱动下全波方程的数值求解

刘燕^1,2, 龚学余¹, 杨磊^1,2, 彭晓炜^1,3, 尹岚¹

1. 南华大学核科学技术学院, 湖南衡阳, 421001;
2. 烟台大学光电信息科学技术学院, 山东烟台, 264005;
3. 清华大学工程物理系, 北京, 100084

收稿日期:2011-07-06 修回日期:2011-12-23 出版日期:2012-05-25 发布日期:2012-05-25
通讯作者: 龚学余,E-mail:gongxy@nhu.edu.cn
作者简介:刘燕(1980-),女,博士生,讲师,从事核聚变与等离子体物理研究,E-mail:liuyangd@126.com
基金资助:
国家自然科学基金(11075073、11005067);国家973ITER专项(2009GB105002);湖南省教育厅研究生科研创新项目(2009CXJJ3);高等学校博士点学科点专项科研基金(20094324120003)资助项目

Numerical Solution of Full Wave Equation for Fast Wave Current Drive in Tokamak

LIU Yan^1,2, GONG Xueyu¹, YANG Lei^1,2, PENG Xiaowei^1,3, YIN Lan¹

1. School of Nuclear Science and Technology, University of South China, Hengyang 421001, China;
2. School of Opto-electronic Information Science and Technology, Yantai University, Yantai 264005, China;
3. Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Received:2011-07-06 Revised:2011-12-23 Online:2012-05-25 Published:2012-05-25

摘要/Abstract

摘要： 用全波方法研究环形对称托卡马克等离子体中离子回旋频率范围内(ICRF)的快波电流驱动(FWCD)问题,考虑有限拉莫尔半径(FLR)效应和平行色散,建立全波计算的物理模型—全波方程,通过对全波方程的数值求解得到快波在等离子体中激发的电场强度分布.结果表明:快波可以传播到高温高密度等离子体的中心;快波在磁轴附近发生了模式转换;快波可以驱动中心的等离子体电流以改善等离子体的平衡位型;平行电场比垂直电场小三个数量级,通过垂直方向的回旋共振和平行方向的穿越期磁泵效应达到驱动电流的目的.

关键词: 托卡马克, 离子回旋波, 快波, 电流驱动

Abstract: A full wave numerical method is developed for fast wave current drive in tokamak plasmas,in which finite Larmor radius effects and parallel dispersion are taken into account.A physical model with full wave are developed.Electric field distribution in radial is obtained.It shows that fast wave can propagate to central plasma;Mode conversion happened near central plasmas;Fast wave can drive current in centre to improve balance current profile;Parallel electric is weaker than that in vertical direction.The current is droven by Landau damping and transit-time magnetic pumping.

Key words: tokamak, ion cyclotron waves, fast wave, current drive

中图分类号:

TL612.4+2.4

刘燕, 龚学余, 杨磊, 彭晓炜, 尹岚. 托卡马克中快波电流驱动下全波方程的数值求解[J]. 计算物理, 2012, 29(3): 375-382.

LIU Yan, GONG Xueyu, YANG Lei, PENG Xiaowei, YIN Lan. Numerical Solution of Full Wave Equation for Fast Wave Current Drive in Tokamak[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2012, 29(3): 375-382.

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